by 
Δημοσιεύτηκε από το χρήστη ΧΡΗΣΤΟΣ ΕΛΕΥΘΕΡΙΟΥ στις 8 Σεπτέμβριος 2013 στις 16:23 στην ομάδα Χημεία Γ΄Λυκείου
Πως θα μπορούσαμε να εξηγήσουμε ότι ενώ η υποστιβάδα 3d έχει μεγαλύτερη ενέργεια από την 4s μετά την προσθήκη ηλεκτρονίου στην 3d τα ηλεκτρόνια αυτής αποκτούν μικρότερη ενέργεια από τα ηλεκτρόνια της 4s;
Χρήστο μια απλοϊκή απάντηση νομίζω ότι είναι η εξής:
Από τους κανόνες δόμησης γνωρίζουμε ότι το ns τροχιακό έχει μικρότερη ενέργεια από τα (n-1)d τροχιακά και γι’ αυτό συμπληρώνεται πρώτα το ns και μετά τα (n-1)d.
Όταν όμως τοποθετούνται τα ηλεκτρόνια στα (n-1)d τροχιακά, αυτά αποκτούν μικρότερη ενέργεια από τα ηλεκτρόνια στο ns.
Αυτό συμβαίνει καθώς τα εσωτερικά ηλεκτρόνια (n-1)d εξασκούν απωστικές δυνάμεις στα εξωτερικά ns με αποτέλεσμα τα ns ηλεκτρόνια να αυξάνουν την ενέργειά τους όπως φαίνεται στην παρακάτω είκονα:
… εκτιμώ ότι το λεπτό σημείο είναι να καταλάβουν οι μαθητές ότι αυτό που μεταβάλλεται είναι η ενέργεια των ηλεκτρονίων που τοποθετήθηκαν στην 4s.
Δηλαδή ότι τα ηλεκτρόνια της 3d προηγούνται στην γραφή της κατά αύξουσας σειράς ενέργειας των ηλεκτρονίων λόγω της αύξησης της ενέργειας των ηλεκτρονίων της 4s λόγω της ύπαρξης ( πλέον ) των εσωτερικών ( πια ) ηλεκτρονίων της 3d.
O συνάδελφος Τάσος απεικονίζει πολύ ωραία τα παραπάνω … που τα πανεπιστημιακά βιβλία περιγράφουν μέσα από φαινόμενο θωράκισης / προάσπισης
υγ …. check το επισηναπτόμενο
Αντώνη, όπως φαίνεται και στο σχήμα που έχεις στο πάουερπόιντ στην 9η διαφάνεια «η επίδραση του ατομικού αριθμού στην ενέργεια των υποστιβάδων», δεν μεταβάλλεται μόνο η ενέργεια της 4s αλλά και, πολύ περισσότερο, της 3d. O Κλούρας στο βιβλίο του (4η έκδοση, σελ. 106) λέει: «… επειδή η αύξηση του πυρηνικού φορτίου … δεν θωρακίζεται από τα 4s ηλεκτρόνια – αφού αυτά δεν αποτελούν μέρος των εσωτερικών ηλεκτρονίων – το 3d έλκεται περισσότερο από τον πυρήνα και επομένως χαμηλώνει ενεργειακά.»
Στο βοήθημα του Τάσου Περδικούρη γίνεται αναλυτική εξήγηση που βρίσκεται στη σελίδα 136. Η εξήγηση αυτή ταυτίζεται με τις απαντήσεις του Τάσου και του Αντώνη περί μή ικανοποιητικής θωράκισης – προστασίας των ηλεκτρονίων της 4s υποστιβάδας στα ηλεκτρόνια της 3d υποστιβάδας, με αποτέλεσμα αυτά να έλκονται ισχυρότερα απο το φορτίο του πυρήνα, σε σχέση με τα e της 4s.
Πιστεύω βέβαια, πως για να γίνει το παραπάνω πλήρως αντιληπτό απο ένα μαθητή, είναι ανάγκη να εξηγηθεί γιατί η υποστιβάδα 4s συμπληρώνεται πρώτη σε σχέση με την 3d. Η εξήγηση δίνεται απο το ότι ένα s – ηλεκτρόνιο μπορεί να διεισδύσει ευκολότερα σε εσωτερικές στιβάδες σε σχέση με τα d – ηλεκτρόνια, άρα έλκεται ισχυρότερα απο τον πυρήνα (μικρότερη ενέργεια). Συνεπώς το 19ο e εισέρχεται στο τροχιακό 4s καθώς λόγω πιο ισχυρής έλξης μειώνεται η ενέργεια του σε σχέση με το να έμπαινε στο 3d τροχιακό.
Χρήστο στο βιβλίο του συγγραφέα που ανέφερα δίνονται εξηγήσεις σε πολλά ζητήματα που σε μαθητές και καθηγητές προκύπτουν εύλογα απορίες. (προφανώς δεν προσπαθώ να κάνω διαφήμιση, δεν ξέρω καν τον άνθρωπο, απλά για όσους έχουν μαθητές που ρωτούν λεπτομέρειες και ψάχνουν πιο συγκεκριμένες απαντήσεις, βοηθάει)
Επίσης σχετική συζήτηση είχε γίνει παλιότερα στο group